Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Растительный покров карьерно-отвальных комплексов в дальневосточных лесостепных ландшафтах (на примере Павловского угольного месторождения) Ивакина Елена Владимировна

Растительный покров карьерно-отвальных комплексов в дальневосточных лесостепных ландшафтах (на примере Павловского угольного месторождения)
<
Растительный покров карьерно-отвальных комплексов в дальневосточных лесостепных ландшафтах (на примере Павловского угольного месторождения) Растительный покров карьерно-отвальных комплексов в дальневосточных лесостепных ландшафтах (на примере Павловского угольного месторождения) Растительный покров карьерно-отвальных комплексов в дальневосточных лесостепных ландшафтах (на примере Павловского угольного месторождения) Растительный покров карьерно-отвальных комплексов в дальневосточных лесостепных ландшафтах (на примере Павловского угольного месторождения) Растительный покров карьерно-отвальных комплексов в дальневосточных лесостепных ландшафтах (на примере Павловского угольного месторождения) Растительный покров карьерно-отвальных комплексов в дальневосточных лесостепных ландшафтах (на примере Павловского угольного месторождения) Растительный покров карьерно-отвальных комплексов в дальневосточных лесостепных ландшафтах (на примере Павловского угольного месторождения) Растительный покров карьерно-отвальных комплексов в дальневосточных лесостепных ландшафтах (на примере Павловского угольного месторождения) Растительный покров карьерно-отвальных комплексов в дальневосточных лесостепных ландшафтах (на примере Павловского угольного месторождения) Растительный покров карьерно-отвальных комплексов в дальневосточных лесостепных ландшафтах (на примере Павловского угольного месторождения) Растительный покров карьерно-отвальных комплексов в дальневосточных лесостепных ландшафтах (на примере Павловского угольного месторождения) Растительный покров карьерно-отвальных комплексов в дальневосточных лесостепных ландшафтах (на примере Павловского угольного месторождения) Растительный покров карьерно-отвальных комплексов в дальневосточных лесостепных ландшафтах (на примере Павловского угольного месторождения) Растительный покров карьерно-отвальных комплексов в дальневосточных лесостепных ландшафтах (на примере Павловского угольного месторождения) Растительный покров карьерно-отвальных комплексов в дальневосточных лесостепных ландшафтах (на примере Павловского угольного месторождения)
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Ивакина Елена Владимировна. Растительный покров карьерно-отвальных комплексов в дальневосточных лесостепных ландшафтах (на примере Павловского угольного месторождения): диссертация ... кандидата Биологических наук: 03.02.08 / Ивакина Елена Владимировна;[Место защиты: ФГАОУВО Дальневосточный федеральный университет], 2017.- 199 с.

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Растительный покров карьерно-отвальных комплексов (обзор литературы) 10

1.1. Изученность растительного покрова карьерно-отвальных комплексов в мире 10

1.2. Изученность растительного покрова карьерно-отвальных комплексов в СССР и России 18

1.3. Изученность растительного покрова карьерно-отвальных комплексов на Дальнем Востоке России 29

1.4. Вопросы биологической рекультивации карьерно-отвальных комплексов на Дальнем Востоке России 44

Глава 2. Физико-географические особенности района исследований и карьерно-отвальных комплексов 54

2.1. Район исследования 54

2.2. Карьерно-отвальные комплексы 61

Глава 3. Материалы и методы 69

3.1. О некоторых терминах и понятиях 69

3.2. Материалы. Методы сбора и обработки материала 85

Глава 4. Структура и динамика растительного покрова карьерно-отвальных комплексов Павловского месторождения 90

4.1. Местообитания растительности карьерно-отвальных комплексов Павловского месторождения з

4.2. Сукцессионные серии растительности карьерно-отвальных комплексов Павловского месторождения 93

4.3. Карта растительного покрова Лузановского разреза Павловского месторождения 106

Глава 5. Флористическая характеристика растительного покрова карьерно-отвальных комплексов Павловского месторождения 109

5.1. Флористическая характеристика сукцессионных серий растительности карьерно-отвальных комплексов Павловского месторождения 109

5.2. Флора Лузановского разреза Павловского месторождения 124

Глава 6. О биологической рекультивации карьерно-отвальных комплексов Павловского месторождения 129

Выводы 140

Список литературы

Введение к работе

Актуальность и степень разработанности темы. Экологическая сукцессия является механизмом, с помощью которого реализуется одно из главных свойств экосистемы как самоорганизующейся системы – ее способность к самовоспроизводству и самовосстановлению (Тишков, 1994). Процессам самовосстановления растительности на горнопромышленных территориях посвящено много работ. Однако знания о таких сукцессиях остаются весьма фрагментарными. Во многом это обусловлено многообразием природных условий зон и районов, различиями технологических процессов, разнообразием экологических условий самой техногенной территории и другими особенностями (Тарчевский, 1967; Колесников, Моторина, 1978; Тишков, 1994; Prach, Pyek, 2001). Процессам зарастания карьерно-отвальных комплексов лесостепных ландшафтов Евразии посвящён ряд работ (Рева, Бакланов, 1974; Рева и др., 1978; Миронычева-Токарева, 1992; Глазырина, 2002; Лисецкий и др., 2005; Куприянов, Морсакова, 2008; Ламанова, Кракулов, 2011; Манаков и др., 2011; Тохтарь, Петин, 2012 и др.). Некоторые сведения о сукцессионной динамике растительного покрова территории Павловского угольного месторождения содержатся в нескольких работах (Родаева, 2004; Полохин и др., 2011; Комачкова, 2012; Сибирина, 2012; Сибирина и др., 2012; Белов, 2012; Ивакина и др., 2013). Но они не дают сколь-либо полной картины.

Цель настоящего исследования – охарактеризовать состав, структуру и динамику растительного покрова карьерно-отвальных комплексов Павловского буроугольного месторождения.

Задачи:

  1. Выявить основные местообитания растительности.

  2. Выявить и охарактеризовать сукцессионные серии и стадии на основе состава и структуры растительных группировок.

  3. Охарактеризовать флористические особенности сукцессионных серий и стадий (на основе жизненных форм и способов диссеминации растений, эколого-ценотических элементов и др.).

4. Подготовить карту растительного покрова одного из карьерно-
отвальных комплексов.

5. Рассмотреть вопросы биологической рекультивации.

Научная новизна. Впервые для лесостепных ландшафтов

восточносибирско-дальневосточного региона проведено разноплановое

изучение растительного покрова техногенных территорий. Выполнен ландшафтно-экологический анализ и выявлены основные местообитания растительности, показано, что территориальные смены местообитаний связаны со сменой субстрата и геохимическими особенностями местоположения, представлена матрица местообитаний. Выявлены четыре сукцессионные серии, каждая из которых имеет свой экологический ареал. Наиболее контрастные различия наблюдаются между ксеромезо-, мезо- и гигромезоморфной сериями, с одной стороны, и гидроморфной серией, с другой. Дана эколого-фитоценологическая и флористическая характеристика сукцессионных серий и их вариантов, этапов и стадий сукцессий. Показано, что абсолютное большинство видов проходит полный цикл развития, единственная древесная порода, играющая заметную роль на этих этапах – осина (Populus tremula). Составлена карта растительного покрова одного из карьерно-отвальных комплексов, в основу легенды карты положены сукцессионные этапы и серии растительности.

Личный вклад соискателя заключается в сборе, обработке и анализе полевого материала. Выделены основные местообитания на отвально-карьерных комплексах месторождения, выделены серии растительности, составлены флористические списки для каждой серии и проанализированы по жизненным формам, способам диссеминации и эколого-ценотическим элементам. Разработаны рекомендации для рекультивации месторождения на основе ключевого участка. Составлена карта растительности Лузановского разреза Павловского месторождения.

Теоретическое значение работы заключается в освещении структуры и
динамики растительного покрова карьерно-отвальных комплексов

дальневосточных лесостепных ландшафтов.

Практическая значимость. Для Лузановского разреза Павловского месторождения разработаны рекомендации по проведению биологической рекультивации, предложен список древесных и кустарниковых видов растений, которые рекомендуется использовать при формировании посадок (данные рекомендации будут полезны при посадках на карьерно-отвальных комплексах лесостепной зоны Дальнего Востока). Подготовленный обзор литературы по дальневосточному региону и оригинальные результаты исследования частично восполняют фрагментарность знаний по экологическим сукцессиям на антропогенных территориях и могут быть использованы при подготовке учебных пособий по экологии.

Объектом исследования является растительный покров карьерно-отвальных комплексов Павловского угольного месторождения. Предмет исследования – структура и динамика серийных растительных группировок.

Методология исследования. Работа основана на эколого-

фитоценологической концепции растительности (Сукачёв, 1928; Шенников, 1964; Норин, 1984; Работнов, 1992; Ипатов, Кирикова, 1997; др.), холистической концепции сукцессии (Шенников, 1964; Александрова, 1964; Braun-Blanquet, 1965; Воронов, 1973; др.), концепции парциальной флоры (Юрцев, 1987), представлениях о карте растительного покрова как о его модели (Сочава, 1979).

Положения, выносимые на защиту.

1. Наиболее контрастные территориальные смены местообитаний
растительности в карьерно-отвальных комплексах Павловского месторождения
связаны со сменой субстрата и геохимическими особенностями

местоположения. Разнообразие местообитаний определяет существование четырёх сукцессионных серий, каждая из которых имеет свой экологический ареал.

2. Растительный покров карьерно-отвальных комплексов Павловского
месторождения представлен растительностью двух этапов: несомкнутых и
сомкнутых серийных группировок. Наиболее массовыми видами являются
вейник наземный (Calamagrostis epigeios), хвощ полевой (Equisetum arvense),
клевер луговой (Trifolium pratense), ястребинка зонтичная (Hieracium
umbellatum
) и др. Абсолютное большинство видов проходит полный цикл
развития. Единственная древесная порода, играющая на этих этапах заметную
роль – осина (Populus tremula).

3. Наиболее контрастные различия наблюдаются между ксеромезо-, мезо- и
гигромезоморфной сериями, с одной стороны, и гидроморфной серией, с
другой. Первые три серии имеют между собой немало сходных особенностей:
по соотношению форм роста растений, типов надземного побега и многолетнего
побегового тела, эколого-ценотических элементов, способов диссеминации и
других характеристик.

4. Крупномасштабная карта растительного покрова детально отображает
местообитания растительности и тем самым является хорошей основой для
биологической рекультивации территории. Легенду карты растительного
покрова для техногенных участков целесообразно структурировать на основе
сукцессионных серий и этапов.

Достоверность результатов обусловлена разноплановым анализом растительного покрова и ландшафта в целом, датировкой возраста всех участков на основе технической документации, проверкой определений гербария специалистами.

Апробация результатов. Результаты исследований и основные положения работы были доложены на 3 международных (на английском языке), 7 российских и 8 региональных конференциях, в т.ч. молодежных.

Публикации. По диссертации опубликовано 22 работы, в которых отражены основные результаты исследования, из них 4 статьи – в изданиях, рекомендованных ВАК и 1 переводная статья – в журнале, индексируемом WoS и Scopus.

Структура и объем. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы и приложения. Содержание работы изложена на 177 страниц машинописного текста, содержащего 9 таблиц и 4 в приложении, 27 рисунков. Список литературы включает 325 источников, в том числе 55 иностранных.

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю доктору биологических наук С.В. Осипову за всемерную поддержку и постоянную помощь в обсуждении работы; сотрудникам РУ «Новошахтинское», ОАО «Сибирская угольная энергетическая компания», Владивостокский филиал (ОАО «Приморскуголь»): главному инженеру А.В. Дьяконову и зам. главного маркшейдера Д.В. Клименко за помощь в организации работ на территории разреза и предоставленный материал; кандидату биологических наук В.В. Якубову и доктору биологических наук В.Ю. Баркалову за помощь в определении гербария высших растений; кандидату биологических наук И.Ф. Скириной за определение лишайников и кандидату биологических наук В.Я. Черданцевой за определение мхов.

Изученность растительного покрова карьерно-отвальных комплексов в СССР и России

Чтобы выявить отношение обычных людей к визуальной красоте рекультивируемых ландшафтов, в Чехии был проведен социологический опрос. Респондентам показали фотографии нескольких экотопов Богемского месторождения бурого угля: посадки хвойных деревьев, естественный лиственный лес, посадки лиственных деревьев, смешанные посадки и посевы луговых трав. Выяснилось, молодым людям с высшим образованием и высоким уровнем дохода и проживающим за пределами месторождения больше нравился естественный лиственный лес. Напротив, пожилые люди с низким уровнем образования, низким уровнем доходов и проживающим рядом с месторождением предпочитали посадки хвойных деревьев и луговые посевы. Как итог, авторы делают вывод, что для восстановления нарушенных ландшафтов следует отдавать предпочтение естественной сукцессии растительности вместо рекультивации [314].

Группы ученых Германии ведут исследования по выявлению сукцессионных серий, проводят анализ основных черт растительного покрова и их зависимости от почвенных характеристик для определения механизмов развития растительности [306, 317, 324]. Интересно, что некоторые хроносерии достигают 100 лет, что для техногенных ландшафтов является редкостью. Как и чешские исследователи, они отмечают о повсеместном распространении Calamagrostis epigeios, с которого хроносерии начинаются и им же завершаются. Наблюдается видовая насыщенность растительных группировок на ранних стадиях сукцессии, даже на площадках небольшого масштаба, и спад по мере развития сообществ. Поселение при спонтанном зарастании начинается с рудеральных и сегетальных видов. Выделяется несколько стадий зарастания: стадия незначительного доминирования одиночных растений, стадия мозаичного распространения динамичной растительности, стадия образования так называемых «сообществ истинных растений», образованных видами, появляющимися после 10-25 лет сукцессии, и стадия климаксовой растительности, где доминируют древесные виды. Обнаруживаются некоторые регулярные комбинации видов, но нет постоянных индикаторных видов в растительных группировках. Так же как не обнаруживается стабильной взаимосвязи между факторами среды и видовым составом растительности. Пространственная структура отражает суммарное действие различных механизмов: миграция (сказывается удаленность от источника осеменения), хищничество (рассматривается вторичное нарушение животными), конкурентоспособность, плодородность и степень нарушенности при разных масштабах. На буроугольном месторождении восточной Германии выделены три серии сукцессии на разных экотопах: экстремальные, мезоморфные и мезоморфные с обогащенные субстратом. В каждой серии выделяется по стадии зарастания: 10-30 лет, 30-60 лет и 60-100 лет. Восстановление идет по типу восстановление лесной растительности, отличающиеся по скорости восстановления, структуры лесов, составом трав и др. [317]. Также проводились наблюдения за изменениями в растительном покрове на одном из месторождений Германии с помощью методов дистанционного зондирования. Изменения наблюдались с 1995 по 2000 года, для чего была построена карта растительности [273].

В Испании исследования техногенных территорий посвящены изучению зависимости динамики растительности на техногенных территориях от рельефа, его экспозиции и климата местности [271, 299]. Другой важный вопрос – это анализ совместного развития почвы и растительности, их особенностей, способов распространения семян, особенно на рекультивированных участках [271, 272, 300].

Интересно, что исследования сукцессии на отвалах из верхнего снятого плодородного слоя в центральной Испании показали некоторые результаты, отличные от тех, что получены в Чехии на отвалах вскрыши. Согласно данным, флористическое сходство в двух сукцессионных сериях для южной и северной экспозиций оказалось выше на более старых площадках (14-16 лет), чем на молодых (1-5 лет), значение флористического сходства увеличивается со временем [299]. Исследование совместного развития почвы и растительности на вскрышных угольных отвалах показали, что из всех почвенных характеристик только pH коррелирует с видовым составом растительности [272]. Изучение растительного покрова техногенных земель в полузасушливом регионе Средиземноморья выявило 220 видов растений для различных местообитаний, возрастом до 32 лет. Их анализ по жизненным формам определил, что на ранних стадиях сукцессии доминируют однолетние травы, позже следуют многолетние и следом древесные виды. Анемохоры и зоохоры наиболее многочисленны на ранних стадиях сукцессии, при этом зоохоры доминируют на инициальных стадиях, а анемеохоры после 10 лет. Видовое богатство быстро увеличивается в течение первых 10 лет, затем медленно уменьшается. Согласно корреляционному анализу успешное закрепление растительности более зависит от источников осеменения, чем от почвенных характеристик субстратов [271].

Крупный центр по изучению первичных сукцессий сформировался в США с привлечением к публикациям ученых из Европы и Австралии [277, 320, 321, 322 и т.д.]. Наибольшие результаты по выявлению механизмов зарастания открытых субстратов были достигнуты здесь. Проводятся исследования первичных сукцессий не только на нарушенных деятельностью человека землях, но при зарастании песчаных дюн, обнажившихся после отступления озер или ледников субстратов и др. В качестве отдельной дисциплины теории сукцессий развиваются «экологическая реставрация». Заключает в себе идеи воссоздание первичных ландшафтов и местообитаний, существовавших до их преобразования человеком. В качестве инструмента выступает управляемая сукцессия.

Карьерно-отвальные комплексы

Определение В.С. Ипатова и Л.А. Кириковой [56] является более широким, универсальным, охватывает все возможные случаи и варианты, когда необходимо дробление сукцессионных рядов, подходит под разнообразные временные масштабы. Такие признаки фитоценозов как «возрастной состав эдификатора» и «сложение в пространстве» в большинстве случаев отражают разное состояние сообществ, соответствуют одной сукцессионной стадии.

Процесс сукцессии растительности на обнаженных почвах обязательно включает две фазы: постепенное формирование фитоценоза из поселяющихся на голой площади растений и смену одного сформировавшегося фитоценоза другим [30]. Рассмотрим первую фазу сукцессий – инициальные стадии. Обращает внимание, что здесь идет речь не о смене одного фитоценоза другим, а изменение качеств и свойств одной группировки, предшествующей фитоценозу.

Существует несколько классификаций инициальных стадий зарастания обнажившихся субстратов, выделенные разными учеными [25, 41, 210, 252, 256]. На всем протяжении развития геоботаники проводились разноплановые изучения восстановления и формирования растительности на естественно обножившихся субстратах.

Первым о последовательной смене растительных сообществ на оголившемся субстрате задумался И.К. Пачоский еще в 1891 году [152]. Наблюдая за возникновением песчаных барханов среди лесных массивов, рассуждая о переходе степей в лесные насаждения со сменой широты, он сформулировал закон, что пустынная, травяная и лесная растительность являются последовательными стадиями развития растительного покрова [150, 151]. В своей работе автор рассуждает о трансформации растительного покрова не только в пространстве при переходе растительных зон, но и о том, что растительность повторяет этот процесс при своем «взрослении» на молодых территориях. И.К. Пачоский описал преобразования в растительном покрове с момента появления единичных разреженных экземпляров травянистых компонентов до поселения древесных видов и формирования лесных сообществ. Типы растительного покрова сгруппированы им в комплексы, построенные по принципу коллективизма и социальному принципу. К первому комплексу относятся чистые и комбинированные (1) аггрегации и (2) простые заросли. Ко второму комплексу (3) не развитые сообщества, или формации1 (разделяются на категории по субстрату, более мелкие устанавливаются на основании доминирования растений) и (4) настоящие сообщества – ассоциации (прогрессивные и регрессивные полупустынные сообщества, прогрессивные и регрессивные травяные сообщества и лесные сообщества). Сходную последовательность закономерно выделил Уиттекер [236] при зарастании вырубок и залежей: однолетние сорняки – луг – кустарниковые сообщества – стадия деревьев.

Ф. Клементс [283, 284, 323] определил несколько фаз начальной сукцессии. Названия даны по основным протекающим процессам: (1) миграция, (2) эцезис (приживание), (3) аггрегация (чистая и смешанная), (4) инвазия (расселение) и борьба за существование. Введенная им система используется до сих пор [56, 116, 177, 178, 256 и др.]. В широкое применение введен термин «аггрегация» [41, 151, 256]. Под агрегацией Ф. Клементс понимает сообщества, в которых одиночные растения начинают группироваться в результате размножения, начинается борьба за ресурсы. А.П. Шенников называет аггрегацией, или экотопической группировкой, набор видов и растений, обусловленных экотопическим отбором. Б.А. Быков [24] в геоботаническом словаре со ссылкой на И.К. Пачоского пишет о термине как о скоплении свободно передвигающихся низших растениях. Б.М. Миркин [115] употребление термина в отношении сукцессии считает не корректным, так как в современной фитоценологии он является таксономическим (агрегация – ассоциация).

В 1929 году А.А. Гроссгейм опубликовал результаты изучения закавказских равнин, где наблюдал «первые этапы создания растительного покрова» ([41], стр. 30). Он выделяет 4 ступени зарастания («генезиса растительного мира»): аггрегации (многолетние и однолетние; развиваются на грунтах и почвогрунтах),

Не развитые сообщества И.К. Пачоский называет формациями с оговоркой, что термин имеет различные значения, однако, оставляет его, так как замену придумать не удалось. аггломерации (зарослевого типа группировки из нескольких однородных в экологическом отношении видов; развиваются на почвогрунтах или настоящих почвах), семиассоциации (несвязанные аггломерации) и ассоциации (связанные аггломерации). Недостаточная обоснованность, акцент на один признак группировки – связанность отдельных элементов, не позволяют широко использовать данную систему, но повлияли на воззрения ученых, занимающихся решением идентичных задач (см. [31, 252 и др.]).

В.Н. Сукачев выводит собственную последовательность при автогенетических сменах: (1) открытые сообщества, (2) закрытые невыработавшиеся сообщества и (3) закрытые выработавшиеся сообщества [210, 212, 213]. Он подробно описывает трансформацию растительного покрова с момента занесения семязачатков на голый субстрат до формирования лесных фитоценозов. Он обращает внимание на процессы, мотивирующие направление сукцессий, такие как борьба за существование, экотопический отбор, ценотический отбор и др. Принятая В.Н. Сукачевым схема является общей (о чем также пишут А.Г. Воронов и Л.Н. Тагунова [31]).

Материалы. Методы сбора и обработки материала

Сравнивая ксеромезоморфную, мезоморфную и гигромезоморфную серии между собой по стадиям отмечено, что в год формирования отвала поселяются однолетние мезофиты и гигрофиты: Ambrosia artemisiifolia, Bidens frondosa, Chenopodium album, Digitaria ischaemum, Galeopsis bifida и др., доминируют Setaria pycnocoma и Persicaria lapathifolia. Сначала количество видов насчитывается 17, затем, через (2) 5-15 лет, 28 видов. Место злака Setaria pycnocoma в агрегациях теперь занимает Calamagrostis epigeios. По среднему проективному покрытию и количеству видов начинают доминировать многолетники. Проективное покрытие малолетников резко снижается. Высокая встречаемость встречается у некоторых видов обоих групп. Появляются древесные виды: осина, ива. К 12-20 годам количество видов увеличивается до 46. Обилие малолетников продолжает уменьшаться, а многолетников – увеличиваться. Вейник доминирует. Содоминантами также выступают Scleranthus annuus, Commelina communis, Sonchus arvensis в зависимости от условия увлажнения в местообитаниях. Таким образом, на свежих отвалах встречаются щетинниково-горецевые агрегации, которые сменяются осотово-вейниковыми агрегациями.

Эколого-ценотический анализ показал, что количество рудеральных видов преобладает на первых стадиях всех серий. По среднему проективному покрытию прослеживается несколько тенденций. В пионерных группировках мезоморфной серии наибольшее проективное покрытие у сегетальных видов. Обилие травяно-болотного ценоэлемента высоко благодаря доминированию Persicaria lapathifolia. Рудеральные виды занимают третье положение. Всего присутствует видов, относящихся к 5 ценоэлементам флоры. К 5-15 годам в пионерных сообществах гигромезоморфной серии сегетальные виды встречаются крайне редко, по среднему проективному покрытию преобладают лугово-бореальные виды. Травяно-болотные виды по-прежнему занимают второе место (благодаря горцу), а рудеральные – третье. Всего насчитывается 10 групп. Пионерные группировки ксеромезоморфной серии выбиваются из общей тенденции. Здесь доминирует бореально-лесной эколого-ценотический элемент. Это связано с тем, что восстановление растительности на участках данной серии идет по типу формирования лесных сообществ. Среди травянистых форм растений доминируют рудеральные виды. Невысокое проективное покрытие травяно-болотных видов связано с неблагоприятными условиями для их произрастания. Присутствует 12 эколого-ценотических элемента. Отмечается тенденция: увеличение количества видов происходит постепенно, прежде всего, рудеральных и лугово-бореальных. С момента изъятия субстратов поселение растительности начинается с сегетальных видов, но уже через несколько лет их обилие уменьшается, далее они встречаются единично.

В пионерной агрегации мезоморфной серии древесные формы роста отсутствуют. В группировках гигромезоморфной серии появляются 2 вида, относящихся к древесной форме, в группировках ксеромезоморфной серии – 3 вида. В растительном покрове на участках гигромезоморфной серии деревья встречаются единично, на участках ксеромезоморфной серии их среднее проективное покрытие немного уступает травянистым формам.

По структуре многолетнего побегового тела травянистых растений в агрегациях мезоморфной серии преобладает число стержнекорневых растений, а по обилию – кистекорневые и стержнекорневые виды. В пионерных группировках гигромезоморфной серии количество стержнекорневых видов увеличилось вдвое, но по среднему проективному покрытию доминировать стали длиннокорневищные. Количество и обилие кистекорневых уменьшилось до 1 вида, встречающегося очень редко. Так как в пионерных сообществах первой стадии ксеромезоморфной серии большое распространение получили древесные виды растений, среднее проективное покрытие в группах с разной корневой системой травяных растений уменьшилось. Тем мне менее, доминантами остаются стержнекорневые и длиннокорневищные виды. Таким образом, на карьерно-отвальных комплексах сначала поселяются стержнекорневые и кистекорневые растения. Затем на смену последним приходят длиннокорневищные растения.

По способу диссеминации на первой стадии мезоморфной серии наибольшее количество видов насчитывается в группах анемохоров и автохоров. При этом доминируют автохоры. На первой стадии гигромезо- и ксеромезоморфной серий наоборот, количество анемохоров больше автохоров. Теперь две эти группы имеют примерно равное обилие в группировках стадии. Можно наблюдать следующие тенденции. В первый год развития сообществ доминируют анемохорные виды растений, хотя по количеству их не больше, чем автохорных. Со временем количество анемохорных видов резко увеличивается, их обилие повышается, а автохоров уменьшается.

На второй стадии начинается разделение растительных группировок. В зависимости от преобладания древесной, кустарниковой или травянистой жизненных форм происходит развитие сообществ по «осиновому», «ивовому» или "травяному" вариантам серий. Общее количество видов на второй стадии мезоморфной и гигромезоморфной серий примерно равно (132 и 134), в ксеромезоморфной их меньше – 93 растения. Общее проективное покрытие уменьшается от мезоморфной к гигромезоморфной и ксеромезоморфной сериям – 77, 65 и 45 % соответственно. В травяных сообществах серий произрастают схожие сообщества с доминированием Calamagrostis epigeios, Equisetum arvense, Artemisia spp. Разница наблюдается в сообществах, которые специфичны для какой-либо серии. Так, группировки с доминированием Trifolium prataense распространены в мезоморфной, реже – в ксеромезоморфной сериях; с доминированием Kummerowia striata – в гигромезо- и ксеромезоморфной сериях (связано с распространением в этих сериях субстратов с высокой скелетностью); с доминированием Miscanthus sacchalinensis – в мезоморфной серии (данный вид сообществ встречается на средних и привершинных склонах из бурых суглинков) и др. Среди доминантов второй стадии всех серий встречаются ортомезофиты, также в мезоморфной

Сукцессионные серии растительности карьерно-отвальных комплексов Павловского месторождения

Ольха пушистая (Alnus hirsuta (Spach) Fisch. ex Rupr.) – в мезо- и гигромезоморфных местообитаниях. В естественных условиях произрастает в смешанных долинных лесах и является главной породой ольховых пойменных лесов. Этот вид рекомендуется в качестве почвоулучшающей породы. На корнях имеет клубеньки с бактериями-азотособирателями, листья обогащают почву зольными элементами. Светолюбивая, но мирится со слабым недостатком света. Морозостойка, влаголюбива, но растет и на сухих почвах. Корневая система поверхностная, но мощная. Растет быстро. Живет не дольше 50-70 лет. Целесообразно использовать при закреплении берегов водоемов.

Осина (Populus tremula L.) – в ксеромезо-, мезо- и гигромезоморфных местообитаниях. В естественных условиях произрастает в смешанных насаждениях или образует вторичные леса. На отвалах разреза является самой распространенной породой, произрастает группами. Светолюбива, морозостойка. К почве нетребовательно, но предпочитает свежие и рыхлые. Плохо растет на очень сухих и болотистых почвах. Засухоустойчива. Корневая система поверхностная, ветровальна. Растет быстро, дает обильную корневую поросль. Недолговечна, живет 60-80 лет.

Черемуха Маака (Padus maackii (Rupr.) Kom.) – в гигромезоморфных местообитаниях. В естественных условиях встречается в составе пойменных лесов. Для территории разреза не отмечается. Светолюбивый, морозостойкий вид. Почвы предпочитает плодородные, свежие, удовлетворительно растете на сухих и бедных почвах горных склонов. Засухоустойчива. Корневая система хорошо развита, ветроустойчива, но ветроломна. Кустарниковые виды: Клен приречный (Acer ginnala Maxim.) – в гигромезоморфных местообитаниях. В естественных условиях произрастает в пойменных лесах. На территории Лузановского разреза встречается редко. Светолюбив, морозоустойчив. Требователен к богатству почвы и увлажнению. Растет умеренно быстро. Дает обильную поросль. Декоративен.

Леспедеца двуцветная (Lespedeza bicolor Turcz.) – в ксеромезо- и мезоморфных местообитаниях. В естественных условиях растет под пологом дубовых, реже – широколиственных лесов. На территории разреза встречается редко, образует заросли. Светолюбива, но может произрастать на тенистых участках. Относительно теплолюбива, нередко обмерзает зимой. К почве малотребовательна, но предпочитает хорошо дренированные и богатые гумусом. Мирится с недостатком влаги. Растет очень быстро. Декоративна. Корневая система мощная, дает поросль. Быстрый рост, мощная корневая система и неприхотливость к условиям местообитания позволяет использовать ее для закрепления склонов гор, берегов, откосов и декорирования каменистых участков.

Лещина разнолистная (Corylus heterophylla Fisch. ex Trautv.) – в ксеромезо- и мезоморфных местообитаниях. В естественных условиях произрастает под пологом дубовых и широколиственных лесов. На отвалах Лузановского разреза не встречается. Светолюбивый вид, хорошо переносит недостаток света. Морозостойкий. К почве и содержанию влаги в ней нетребовательна. Растет на сухих каменистых почвах, засухоустойчива. Предпочитает почвы свежие, богатые гумусом. Растет довольно быстро. Дает обильную поросль от корней и пней.

На карьерно-отвальных комплексах единично встреччается абрикос маньчжурский (Armeniaca mandshurica (Maxim.) B. Skvortz.) – в ксеромезо-и мезоморфных местообитаниях. Вид занесен в Красные книги РФ и Приморского края [78, 79]. Посадка этого вида будет способствовать его сохранению, но возникают проблемы с его заготовкой и разведением: изымание из природы семенного и посадочного материала может нанести ущерб популяции. При решении этого вопроса, его посадка на отвалы также возможна. В естественных условиях произрастает в дубовых лесах, встречается в дубняках вокруг Лузановского разреза. На территории разреза изредка наблюдается подрост. Расселение ограничено зоохорным типом распространения плодов. Поселяется охотно, подрост имеет высокие 138 приросты, встречается даже на каменистом субстрате. Светолюбив, морозоустойчив. К почве нетребователен. Корневая система хорошо развита, ветроустойчив. Растет быстро, дает обильную поросль. Подвержен нападению энтомовредителей. Доживает до 80-100 лет. Декоративен.

Важное значение при реконструкции лесной растительности имеют последующие уход и мониторинг за посадками. Наблюдения за приживаемостью растений, их жизненным состоянием позволяют вовремя принять меры по сохранению саженцев. Своевременный полив, внесение удобрений в первые годы жизни, удаление усохших экземпляров, возможная замена пород деревьев входят в обязательную систему ухода за растениями [8]. Также меры ухода включает в себя профилактика пожаров.

Рекреационно-озеленительная рекультивация береговой линии не требует полного залесения территории. Включает следующие задачи: посев семян земноводной растительности, формирование небольших перелесков для создания тенистых участков, залужение. Закрепление подводных склонов в местах, где не предусматривается подход людей к воде, осуществляется путем посева тростника. Тростниковые заросли создают естественную защиту берега, создают биологические условия для естественной регенерации водоема и среду обитания для водоплавающих и болотных птиц. Часть берегового склона, расположенного выше уровня воды закрепляют инженерно-биологическим способом – укладкой хворостяных прутьев в виде выстилок с последующей присыпкой почвенного слоя. В последствие хворостяные прутья, находясь в зоне влияния поверхностных и грунтовых вод (посредством капиллярного поднятия), прорастают, образуя заросли прибрежного ивняка. Береговой склон, расположенный выше уровня прибрежного ивняка, закрепляют залужением и высадкой отдельных экземпляров деревьев [199].

В зоне, примыкающей к местам нахождения людей на песчаных пляжах, высеваются устойчивые к вытаптыванию растения для создания зоны отдыха и подвижных игр. К таким видам относятся злаковые и невысокие бобовые растения: клевер ползучий, пырей ползучий, мятлик луговой, тимофеевка луговая и др. Вносить методом гидропосева в весенний период. Таким образом, для восстановления техногенных ландшафтов Лузановского разреза предлагается использовать две схемы рекультивации: рекреационно-озеленительную и лесовосстановительную. Восстановление лесной растительности будет способствовать возобновлению коренных формаций, уменьшению площадей сорно-луговой растительности, возвращению животного населения, в т.ч. промысловых видов птиц и птиц на перелете. Так как разрез приобрел популярность местного населения в качестве места семейного отдыха, рекомендуется небольшой участок береговой линии котлована реконструировать по принципу строения естественных водоемов, приспособленных для купания и спуска на воду водной техники. Список рекомендованных к посадкам видов приведен на основе анализа списка деревьев и кустарников, поселяющихся на карьерно отвальных комплексах разреза в процессе его самозарастания. Рекомендуемый список представлен по экотопам с учетом биологических особенностей видов, их обилия, приживаемости и жизненного состояния [292].